И что они означают для людей здесь, на Земле.
«Сконцентрируйте все свои мысли на текущей работе. Солнечные лучи не обжигают, пока не сфокусируются». - Александр Грэхем Белл
Представьте себе прекрасный ясный день. Светит солнце, небо чистое, и лучшего дня и пожелать нельзя.
Внезапно кажется, что само Солнце становится ярче, только на короткое время, как будто оно высвободило дополнительный выброс энергии. Той ночью, примерно 17 часов спустя, самое впечатляющее полярное сияние освещает ночь так, как вы и представить себе не могли.
Рабочие в Соединенных Штатах просыпаются в час ночи, потому что небо яркое, как рассвет. Полярные сияния освещают небо так далеко на юге, как Карибский бассейн, под Тропиком Рака. А длинные электрические провода искрят, вызывают пожары и даже работают и посылают сигналы, когда нет электричества! Это включает даже, хотите верьте, хотите нет, когда они не подключены к сети.
Это не научно-фантастический сценарий; это история.
Так выглядит катастрофическая солнечная буря, и на самом деле это произошло именно так, как описано в 1859 году.
На самом деле это происходит так: Солнце, а не постоянный шар ядерного огня в небе, имеет активную поверхность со сложной магнитной структурой, колебаниями температуры, солнечными пятнами и случайными вспышки и выбросы массы.
По причинам, которые мы не совсем понимаем, уровни активности Солнца снижаются и достигают максимума в 11-летней шкале времени, известной как солнечный цикл, и ожидается, что переход между прошлым годом и этим годом будет пик нашего текущего цикла. Это означает, что мы с большей вероятностью увидим большее количество вспышек, а также вспышки более сильные, чем в среднем, как в течение последних нескольких лет, так и до конца этого года.
Обычно (но не всегда) эти вспышки не представляют опасности для чего-либо здесь, на Земле, по целому ряду причин.
1.) Большинство солнечных вспышек не направлено куда-либо вблизи Земли. Космос - большое место, и даже на относительно близком расстоянии от нас расстояние 93 миллиона миль (или 150 миллионов километров) от Солнца, это далеко. Несмотря на то, что большинство солнечных пятен возникает вблизи солнечного экватора, более 95% вспышек и выбросов, когда они происходят, вообще не затрагивают нашу планету.
Но иногда они это делают.
2.) Большинство вспышек слишком малы, слишком медленны и неоптимально выровнены, чтобы пройти через магнитное поле Земли. Наши магнитное поле прекрасно! Конечно, на поверхности она может быть меньше 1 Гс (или 0,0001 Тл для Теслы, для вас, привередливых мкс), едва достаточной, чтобы отклонить стрелки вашего компаса к магнитным полюсам. Но поле распространяется далеко в космос, и вещество, выбрасываемое при солнечной вспышке, состоит почти исключительно из заряженных частиц, которые обычно движутся со скоростью всего миллион миль в час.
Эти частицы изгибаются под действием нашего магнитного поля (как и все заряженные частицы, движущиеся через магнитное поле) и в основном отклоняются от Земли. Те, что загнуты в землю, врежутся в наши верхние слои атмосферы; это причина почти всех полярных сияний.
3.) Наша атмосфера достаточно плотная, чтобы предотвратить облучение нас этими заряженными частицами. Даже если вспышка движется быстро (или с около пяти миллионов миль в час), огромен (содержит миллиарды тонн вещества) и направлен прямо на нас, заряженные частицы никогда не пробьются сквозь нашу атмосферу на поверхность. На самом деле, они исчезают почти до нуля почти в 50 км над поверхностью Земли, намного выше любых гор или даже высоты, на которой летают авиалайнеры. Если вы не находитесь в космосе (по какой-либо причине) в это время, вы не получите больше радиации, чем обычно, и нет биологического риска.
Но есть один реальный риск, и он является следствием наших физических законов электромагнетизма.
Заряженная частица искривляется при движении через магнитное поле из-за связи между электричеством и магнетизмом. Но та же самая связь означает, что изменение электрических токов - , которые производятся движением заряженных частиц - , создают изменяющиеся магнитные поля. И если у вас есть изменяющееся магнитное поле либо вокруг провода, либо через петлю или катушку провода, вы будете генерировать электрические токи!
Так что, хотя для вас это может и не представлять опасности, существует огромная опасность для электроники, начиная от автомобилей и заканчивая трансформаторами и самое пугающее всей энергосистемой! Это реальная опасность солнечной бури: событие, подобное событию в Каррингтоне 1859 года, может нанести ущерб имуществу на сумму от 1 до 2 триллионов долларов, в основном из-за возгорания электричества.
Со спутниками космической погоды, которые у нас есть сейчас, у нас было бы предупреждение примерно за полдня, чтобы отключить наши электростанции и добровольно отключить сеть в случае такой вспышки. Эти вещи нельзя предсказать, равно как и их взаимодействие с межпланетным и земным магнитным полем, поэтому вы никогда не должны слушать нагнетателей страха, которые говорят вам, что катастрофическая солнечная вспышка неизбежна; мы можем быть готовы реагировать только тогда, когда он обнаружен.
В идеале мы могли бы либо модернизировать сеть, либо просто установить достаточное количество электрического заземления, но практически первый вариант - это долгосрочный проект, над которым никто не работает, а второму постоянно мешают воровство медного провода.
Люди будут рисковать своими жизнями - и многие теряют их из-за поражения электрическим током в процессе - чтобы украсть единственную вещь, которая может защитить их от скачков напряжения. Но значит ли это, что пора переходить в режим паники?
Едва ли. Не нужно бояться этих вещей, но вы должны быть готовы. Если сверхмассивный, быстро движущийся выброс корональной массы когда-либо направится прямо к Земле, вы буквально берете свою жизнь в свои руки, если не выключите и не отключите все свои электронные устройства - , а ваши энергетические компании преднамеренно отключат электричество в вашем районе. - пока буря не пройдет. Наибольшему риску подвергнутся провода дальней связи, электростанции и подстанции, а также основные компоненты самой электросети, так как в них будут протекать огромные постоянные токи(в системы, предназначенные только для переноса переменного тока), наведенного в них. Честно говоря, самым разумным решением для этих компонентов было бы перерезать провода.
Это единственный верный способ, который у нас есть, чтобы лично безопасно иметь дело с вещами. Но вы также должны иметь в виду, что это события, происходящие раз в столетие, и только каждые пять столетий (в среднем) мы получаем событие, подобное тому, которое произошло в 1859 году. разберитесь с этим, если это произойдет, но не теряйте из-за этого сон! Вместо этого лучше всего - когда применимо - выйти на улицу и насладиться полярным сиянием!
И если случится «катастрофическая» вспышка, будьте благоразумны и дайте другим знать - спокойно и разумно - что они должны делать, чтобы защитить себя и свое имущество. Нечего бояться, если вы знаете, что делать!